DE1221278B - Phase-pulled oscillator for use in regenerative amplifiers for PCM transmission systems - Google Patents

Phase-pulled oscillator for use in regenerative amplifiers for PCM transmission systems

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DE1221278B
DE1221278B DEST22463A DEST022463A DE1221278B DE 1221278 B DE1221278 B DE 1221278B DE ST22463 A DEST22463 A DE ST22463A DE ST022463 A DEST022463 A DE ST022463A DE 1221278 B DE1221278 B DE 1221278B
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Jacques Vartanian
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. GL:Int. GL:

H03kH03k

Deutsche KL: 21 al - 36/12 German KL: 21 al - 36/12

Nummer: 1221278Number: 1221278

Aktenzeichen: St 22463 VIII a/21 alFile number: St 22463 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 28. Juli 1964Filing date: July 28, 1964

Auslegetag: 21. Juli 1966Opening day: July 21, 1966

Die Erfindung betrifft einen Oszillator zur Verwendung in Regenerativverstärkern für PCM-Übertragungssysteme, der durch willkürlich eintreffende periodische Signale phasengezogen ist.The invention relates to an oscillator for use in regenerative amplifiers for PCM transmission systems, phase drawn by randomly arriving periodic signals.

Mit dem Ausdruck »willkürlich eintreffende periodische Signale« bezeichnet man solche Signale, die nicht ständig vorliegen und die z. B. durch periodische Signalzüge gebildet werden, die durch Zeiten getrennt werden, während denen kein Signal vorliegt oder durch Signale von konstanter Dauer, die in digitaler Form (PCM, Delta-Modulation usw.) übertragen werden. Bei einem PCM-System wird die Information in zeitlicher Folge in Form von Zahlen übertragen, die in einem Binärcode ausgedrückt werden, wo bei jedem Codesignal ein festgelegter Zeitabschnitt oder eine Zeitlage zugeordnet ist. Im allgemeinen wird die Ziffer 1 durch die Übertragung eines Impulses dargestellt, der einen Formfaktor von 0,5 hat, und eine Ziffer 0 dadurch, daß kein Signal übertragen wird.The expression "randomly arriving periodic signals" refers to signals that not always present and the z. B. formed by periodic signal trains separated by times during which there is no signal or by signals of constant duration, which in digital form (PCM, delta modulation, etc.). With a PCM system, the Transferring information in time sequence in the form of numbers expressed in a binary code, where a fixed time period or time slot is assigned to each code signal. In general the number 1 is represented by the transmission of a pulse that has a form factor of 0.5, and a digit 0 in that no signal is transmitted.

Bei der Übertragung werden die Zeitlagesignale, die die Zeiten festlegen, die den verschiedenen Ziffern zugeordnet sind, durch einen sehr stabilen Taktgeber erzeugt. Während der Übertragung sind die Nachrichtensignale Dämpfungen der Amplituden und Phasenverzerrungen unterworfen, so daß es notwendig ist, sie in Verstärkern zu regenerieren. Dabei enthalten die Verstärker einen vereinfachten örtlichen Taktgeber, der z. B. durch die Nachrichtensignale synchronisiert wird. Es ist bekannt, als örtlichen Taktgeber einen phasengezogenen Oszillator zu verwenden. *When transmitting, the timing signals that set the times are used by the various digits are assigned, generated by a very stable clock. During the transfer, the Communication signals are subjected to attenuations of amplitudes and phase distortions, so that it is necessary is to regenerate them in amplifiers. The amplifiers contain a simplified local one Clock that z. B. is synchronized by the message signals. It is known as a local Clock to use a phase-drawn oscillator. *

Es ist weiterhin bekannt, daß ein Phasenregelkreis wie ein Bandpaßfilter wirkt, das sich automatisch auf die Frequenz der eingehenden Signale einstellt. Er unterdrückt die Phasenschwankungen (Jitter) und bildet eine Frequenz-Torschaltung, die der Trägerfrequenz folgt, wenn diese langsamen Änderungen oder Doppleränderungen unterworfen ist.It is also known that a phase-locked loop acts like a band-pass filter that is automatically applied adjusts the frequency of the incoming signals. It suppresses the phase fluctuations (jitter) and forms a frequency gate that follows the carrier frequency when these slow changes or is subject to Doppler changes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen phasengezogenen Oszillator zur Verwendung in Regeneratiwerstärkern für PCM-Übertragungssysteme zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Eingangssignal und ein örtlich erzeugtes Taktsignal in einem Phasendiskriminator verglichen und dann über einen Tiefpaß geführt werden, der ein Signal abgibt, dessen Amplitude proportional der mittleren Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen ist, und daß dieses Signal und ein den Mittelwert der Taktsignale darstellendes Signal an einen integrierenden Differentialverstärker angelegt wird, dessen Ausgangssignal die Frequenz des das Phasengezogener Oszillator zur Verwendung
in Regenerativverstärkern für
PCM-Übertragungssysteme
The invention is based on the object of creating a phase-drawn oscillator for use in regenerative boosters for PCM transmission systems. This is achieved according to the invention in that the input signal and a locally generated clock signal are compared in a phase discriminator and then passed through a low-pass filter which emits a signal whose amplitude is proportional to the mean phase difference between the two signals, and that this signal and a A signal representing the mean value of the clock signals is applied to an integrating differential amplifier, the output signal of which is the frequency of the phase-pulled oscillator for use
in regenerative boosters for
PCM transmission systems

Anmelder:Applicant:

ίο Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
ίο Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:
Jacques Vartanian, Paris
Named as inventor:
Jacques Vartanian, Paris

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 8. August 1963 (944121)France 8 August 1963 (944121)

Taktsignal erzeugenden Oszillators steuert, und daß eine Frequenzsynchronisierungsanordnung vorgesehen ist, die dann arbeitet, wenn in an sich bekannter Weise eine Desynchronisierung festgestellt wird, und die an ihrem einen Ausgang ein Signal von der Dauer des Desynchronisierungsimpulses und an ihrem anderen Ausgang ein andauerndes Signal derart abgibt, daß der beim Überschreiten einer vorgegebenen Phasenabweichung nicht mehr phasengezogene Oszillator von einer Grenzfrequenz bis zur anderen Grenzfrequenz steuerbar und beim Erreichen der empfangenen Frequenz wieder phasenregelbar wird.Clock signal generating oscillator controls, and that a frequency synchronization arrangement is provided that works when a desynchronization is determined in a manner known per se is, and at its one output a signal of the duration of the desynchronization pulse and on its other output emits a continuous signal in such a way that when a predetermined Phase deviation no longer phase-drawn oscillator from a cut-off frequency up to other limit frequency controllable and phase-adjustable again when the received frequency is reached will.

Die Erfindung wird nun an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be based on the exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail. It shows

F i g. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines phasengezogenen Oszillators gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a general block diagram of a phase-drawn oscillator according to the invention;

Fig. 2 die Frequenz-Spannungs-Charakteristik des Oszillators 100, 2 shows the frequency-voltage characteristic of the oscillator 100,

Fig. 3 verschiedene Signaldiagramme,Fig. 3 different signal diagrams,

Fig. 4 die Schaltung des Phasendiskriminators 110, 4 shows the circuit of the phase discriminator 110,

F i g. 5 eine Kurve, die die Totalzeit der Signale als Funktion der Phasenbeziehung im Phasendiskriminator angibt,F i g. 5 is a graph showing the total time of the signals as a function of the phase relationship in the phase discriminator indicates

F i g. 6 eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung des Phasendiskriminators,F i g. 6 another option for training the phase discriminator,

Fig. 7 eine erste Ausfuhrungsmöglichkeit für ein Tiefpaßfilter,7 shows a first possible embodiment for a Low pass filter,

609 590/343609 590/343

F i g. 8 eine zweite Möglichkeit zur Ausführung eines Tiefpaßfilters undF i g. 8 a second possibility for implementing a low-pass filter and

F i g. 9 eine genauere Schaltung des integrierenden Differentialverstärkers und des Frequenzsynchronisierungskreises. F i g. 9 shows a more detailed circuit of the differential integrating amplifier and the frequency synchronization circuit.

In der Fig. 1 ist ein phasengezogener Oszillator gemäß der Erfindung dargestellt, der einen Oszillator oder Taktgeber 100, einen Phasendiskriminator 110, die Tiefpaßfilter 120^4 und 1205, den integrierenden Differentialverstärker 130 und den Frequenzsynchronisierungskreis 150 enthält.In Fig. 1, a phase-pulled oscillator according to the invention is shown, which is an oscillator or clock 100, a phase discriminator 110, the low-pass filters 120 ^ 4 and 1205, the integrating Differential amplifier 130 and frequency synchronization circuit 150.

Für die folgende Beschreibung wird angenommen, daß die an den ersten Eingang 11 des Phasendiskriminators 110 angelegten Eingangssignale Pulscodemodulationssignale sind. Einige dieser Nachrichtensignale sind unter 11a in Form von negativen, rechteckförmigen Impulsen mit der Amplitude V und einem Formfaktor von 0,5 dargestellt. Diese Signale wurden schon in bekannter Weise regeneriert, sie sind jedoch noch einem Phasenjitter und langsamen Änderungen unterworfen. Die von dem Taktgeber 100' abgegebenen Signale sind unter 12 a als negative, rechteckförmige Impulse mit einem Formfaktor von 0,5 dargestellt und werden an den zweiten Eingang des Phasendiskriminators und an das Tiefpaßfilter 120B angelegt.For the following description it is assumed that the input signals applied to the first input 11 of the phase discriminator 110 are pulse code modulation signals. Some of these message signals are shown at 11a in the form of negative, square-wave pulses with an amplitude V and a shape factor of 0.5. These signals have already been regenerated in a known manner, but they are still subject to phase jitter and slow changes. The signals emitted by the clock 100 'are shown under 12 a as negative, square-wave pulses with a shape factor of 0.5 and are applied to the second input of the phase discriminator and to the low-pass filter 120B.

Der Phasendiskriminator 110 gibt an seinem Ausgang 13 Signale ab, deren Dauer proportional dem Phasenwinkel zwischen den Nachrichtensignalen und den Taktsignalen ist. Diese Signale werden an das Tiefpaßfilter 120.4 angelegt, das an seinem Ausgang 14 a ein Signal mit negativer Polarität abgibt, dessen Amplitude M den mittleren Wert der Phasenverschiebung angibt.The phase discriminator 110 emits signals at its output 13, the duration of which is proportional to the Phase angle between the message signals and the clock signals. These signals are sent to the Low-pass filter 120.4 applied, which emits a signal with negative polarity at its output 14 a, whose amplitude M indicates the mean value of the phase shift.

"Das Tiefpaßfilter 1205 ist dem Filter 120 Λ identisch und gibt an seinem Ausgang 14 b ein negatives Signal mit der Amplitude M0 ab, das den mittleren Wert des Taktgebersignals darstellt. Wie weiter unten noch beschrieben wird, schwankt die Amplitude des Signals 14 α ebenfalls in Beziehung mit der Zahl während einer durchschnittlichen Periode empfangenen Nachrichtensignale. Der Diskriminator kann ein Signal von der Amplitude M0 abgeben, wenn kein Nachrichtensignal während einer durchschnittlichen Periode empfangen ist oder wenn die zwei Signale um einen Winkel von 90° phasenverschoben sind."The low-pass filter 1205 is identical to the filter 120 Λ and emits a negative signal with the amplitude M 0 at its output 14 b , which represents the mean value of the clock signal. As will be described below, the amplitude of the signal 14 α also fluctuates in relation to the number of message signals received during an average period The discriminator can output a signal of amplitude M 0 if no message signal is received during an average period or if the two signals are 90 ° out of phase.

Wenn Nachrichtensignale empfangen werden und wenn die Phasenabweichung nicht 90° beträgt, dann ist die Amplitude M des Signals 14 a größer oder kleiner als M0 entsprechend dem Vorzeichen des Phasenwinkels zwischen den zwei Signalen. Die Signale M und M0 werden an den Differentialverstärker 131 angelegt, der zwei Ausgänge hat, die mit R und Q bezeichnet sind. Wenn M~>M0 ist, dann erscheint am Ausgang R ein positives Signal, und wenn M<.M0 ist, dann erscheint am Ausgang Q ein negatives Signal. Jedes dieser beiden Signale kann im Absolutwert bis zu der maximalen Amplitude V gehen. Diese Ausgänge R und Q sind mit dem Integrationskreis 132 verbunden, der einen Integrationskondensator hat, dem ein Verstärker mit hohem Eingangswiderstand folgt.If message signals are received and if the phase deviation is not 90 °, then the amplitude M of the signal 14 a is greater or less than M 0 according to the sign of the phase angle between the two signals. Signals M and M 0 are applied to differential amplifier 131, which has two outputs, labeled R and Q. If M ~> M 0 , then a positive signal appears at output R , and if M <.M 0 , then a negative signal appears at output Q. Each of these two signals can go up to the maximum amplitude V in absolute value. These R and Q outputs are connected to integration circuit 132 which has an integration capacitor followed by an amplifier with high input resistance.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß dieser Verstärker eine Spannungsverstärkung 1 hat. Daraus folgt, daß der Kreis 132 an seinem Ausgang S eine Spannung abgibt, die das Zeitintegral der Differentialspannung (M — M0) darstellt und eine Amplitude zwischen — V und +V hat. Diese Spannung wird über die Leitung 16 an den Kontrolleingang des Taktgebers 100 angelegt und steuert die Frequenz der Signale 12 c.
In der Fig. 2 ist in einer Kurve die Frequenz/ des Oszillators 100 über der Amplitude VS des an den Eingang angelegten Signals dargestellt. Die Frequenzen /1 und /2 sind diejenigen, die dann abgegeben werden, wenn der Integrationskondensator
It is assumed that this amplifier has a voltage gain of 1 for simplicity of description. It follows that the circuit 132 emits a voltage at its output S which represents the time integral of the differential voltage (M - M 0 ) and has an amplitude between - V and + V. This voltage is applied to the control input of the clock generator 100 via the line 16 and controls the frequency of the signals 12c.
In FIG. 2, the frequency / of the oscillator 100 is shown in a curve over the amplitude VS of the signal applied to the input. The frequencies / 1 and / 2 are those that are emitted when the integration capacitor

ίο mit + V bzw. — V Volt geladen ist. Wenn zu einem Zeitpunkt die Impulszügella und 12a die gleiche Frequenz f haben, sieht man aus F i g. 2, daß die Spannung am Punkt S die Amplitude V hat. Wenn weiterhin diese beiden Signale eine Phasenverschiebung von 90° haben, dann ist M = M0, und an den Ausgängen!? und Q des Differentialverstärkers 131 erscheint kein Ausgangssignal. Das System ist dann eingestellt, und die Signale sind in der Phase festgehalten. Wenn jedoch durch langsame Änderung der Mittelwert des Phasenwinkels zwischen den Signalen sich langsam von 90° fortbewegt, erscheint eine Spannung an einem der' Ausgänge R oder Q, und der Wert der Spannung am Punkt S wird in einer solchen Richtung geändert, daß diese Phasenverschiebung kompensiert wird.ίο is charged with + V or - V volts. If at one point in time the pulse train cells 12 and 12a have the same frequency f , one can see from FIG. 2 that the voltage at point S has the amplitude V. If these two signals still have a phase shift of 90 °, then M = M 0 , and at the outputs !? and Q of the differential amplifier 131 no output appears. The system is then set and the signals are locked in phase. However, if by slowly changing the mean value of the phase angle between the signals moves slowly from 90 °, a voltage appears at one of the outputs R or Q and the value of the voltage at point S is changed in such a direction as to compensate for this phase shift will.

Wenn bei den verglichenen Signalen eine Störung auftritt, z. B. eine Unterbrechung des Signals 11a, kann die Frequenz dieser Signale beim Wiedereinsetzen vollkommen verschieden von der Frequenz zum Zeitpunkt der Unterbrechung sein, oder der Integrationskondensator kann während der Unterbrechung entladen sein und veranlaßt eine Frequenzverschiebung des Taktgebers 100. In beiden Fällen unterscheiden sich die Frequenzen der beiden Signale um einen Wert, der Schwebungsfrequenz genannt wird. Das Ausgangssignal des Diskriminators 110 ist dann, wie es noch weiter unten erklärt wird, ein Signal, das eine Wechselkomponente enthält, die der Gleichstromkomponente vom Wert M0 überlagert ist.If there is a disturbance in the compared signals, e.g. B. an interruption of the signal 11a, the frequency of these signals when restarted can be completely different from the frequency at the time of the interruption, or the integration capacitor can be discharged during the interruption and causes a frequency shift of the clock 100. In both cases, the frequencies differ of the two signals by a value called the beat frequency. The output signal of the discriminator 110 is then, as will be explained further below, a signal which contains an alternating component which is superimposed on the direct current component of the value M 0.

Die niedrigste Frequenz dieser Überlagerung ist die Schwebungsfrequenz. Wenn die Schwebungsfrequenz größer ist als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 12QA, dann erhält man M = M0, und der Differentialverstärker gibt keine Korrekturspannung zum Integrator 132 ab. Der Phasenrückkopplungskreis kann deshalb nicht arbeiten, wenn ein bestimmter Wert der Schwebungsfrequenz überschritten wird.The lowest frequency of this superposition is the beat frequency. If the beat frequency is greater than the cutoff frequency of the low-pass filter 12QA, then one obtains M = M 0 and the differential amplifier outputs no correction voltage to the integrator 132. The phase feedback loop can therefore not work if a certain value of the beat frequency is exceeded.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, enthält der beschriebene Stromkreis eine Frequenzsynchronisierungsanordnung 150, die dann arbeitet, wenn eine Desynchronisierung festgestellt wird. Es wird angenommen, daß das System zur Feststellung der Desynchronisierung, das an sich bekannt ist und deshalb nicht beschrieben wird, ein Desynchronisierungssignal abgibt, wenn der Oszillator, nicht mehr phasengezogen ist. Dieses Signal wird an den Eingang 19 des Kreises 150 angelegt. Dieses Signal 19 veranlaßt das Arbeiten des Frequenzsynchronisierungskreises, der an seinem Ausgang 14 b ein dauerndes Signal und an seinem Ausgang 18 ein Signal von der Dauer des Desynchronisierungsimpulses abgibt. Die Polarität des Pulses 18 ist so, daß die Ladung des Integrationskondensators im Kreis 132 auf +V gebracht wird. Dadurch wird die Frequenz des Oszillators auf den Wert Jx (F i g. 2) gebracht. Andererseits entspricht die Polarität und die Amplitude des Signals, das vom Kreis 150 über seinen Ausgang 14 b abgegeben wird, einem negativenIn order to avoid this disadvantage, the circuit described includes a frequency synchronization arrangement 150 which operates when a desynchronization is detected. It is assumed that the system for determining desynchronization, which is known per se and is therefore not described, emits a desynchronization signal when the oscillator is no longer out of phase. This signal is applied to input 19 of circuit 150. This signal 19 causes the frequency synchronization circuit to work, which outputs a continuous signal at its output 14b and a signal at its output 18 for the duration of the desynchronization pulse. The polarity of pulse 18 is such that the charge on the integration capacitor in circuit 132 is brought to + V. This brings the frequency of the oscillator to the value J x (FIG. 2). On the other hand, the polarity and the amplitude of the signal which is emitted from the circuit 150 via its output 14 b corresponds to a negative one

Signal, das am Ausgang Q auftritt. Wenn diese Spannung an den durch das Signal 18 auf das Potential + V aufgeladenen Integrationskondensator angelegt wird, wird dessen Ladung auf der Wert — V gebracht, so daß der Oszillator einen Frequenzbereich von J1 bis J2 überstreicht. Solange die Schwebungsfrequenz einen hohen Wert hat, ist die Amplitude des Signals an dem Anschluß 14 a des Verstärkers 130 nahe dem Wert M0, wie schon vorher beschrieben ist. Andererseits steigt diese Spannung in der Nähe des Synchronismus an, und es wird weiter unten an Hand der F i g. 9 beschrieben werden, daß die Amplitude einen bestimmten Wert V-Vd überschreiten kann, oberhalb dessen ein positives Signal am Ausgang R des Verstärkers 131 auftritt. Dieses über die Leitung 17 übertragene Signal wird dazu benutzt, das am Ausgang 14 b vorliegende Signal des Kreises 150 zu unterdrücken, so daß dieser Kreis wieder im Ursprungszustand ist und der Phasenziehkreis wieder arbeitet, wie schon vorher beschrieben wurde.Signal that occurs at output Q. When this voltage is applied to the integration capacitor charged to the potential + V by the signal 18, its charge is brought to the value - V , so that the oscillator covers a frequency range from J 1 to J 2 . As long as the beat frequency has a high value, the amplitude of the signal at the terminal 14a of the amplifier 130 is close to the value M 0 , as already described above. On the other hand, this voltage increases in the vicinity of the synchronism, and it will be explained further below with reference to FIG. 9 it is described that the amplitude can exceed a certain value V-Vd , above which a positive signal occurs at the output R of the amplifier 131. This transmitted via the line 17 signal is used to suppress B present at the output signal 14 of the circle 150 so that this circuit is again in the initial state and the phase pull circuit operates again, as described earlier.

Die oben in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 beschriebene Anordnung bildet ein System mit zwei Rückkopplungsschleifen. Die erste dieser Schleifen stellt die Phasenbeziehung sicher und die zweite die Frequenzsynchronisierung.The above in connection with FIGS. The arrangement described in FIGS. 1 and 2 forms a system with two Feedback loops. The first of these loops ensures the phase relationship and the second the Frequency synchronization.

Im Phasenregelkreis wird das Fehlersignal durch ein Signal gebildet, das proportional dem mittleren Wert des Phasenwinkels zwischen den Eingangsund den Taktsignalen ist und das Signal für die Frequenzkorrektur, das an den Taktgeber angelegt wird, ist das Zeitintegral des Fehlersignals. Die Amplitude dieses Signals schwankt um den Wert der Spannung VS entsprechend dem Vorzeichen und der Amplitude des Fehlersignals. Wie bekannt ist, ist die Zeit zur Korrektur der Phase des Oszillators um so kürzer, je höher der Verstärkungsgrad in der Phasenregelschleife ist. Das ist auch der Grund, weshalb in der Praxis der Verstärkungsgrad des Verstärkers mit hohem Eingangswiderstand im Kreis 132 höher als 1 gewählt wird.In the phase-locked loop, the error signal is formed by a signal that is proportional to the mean value of the phase angle between the input and the clock signals and the signal for the frequency correction, which is applied to the clock generator, is the time integral of the error signal. The amplitude of this signal fluctuates around the value of the voltage VS in accordance with the sign and the amplitude of the error signal. As is known, the higher the gain in the phase locked loop, the shorter the time to correct the phase of the oscillator. This is also the reason why, in practice, the gain of the amplifier with high input resistance in circuit 132 is selected to be higher than 1.

Es werden jetzt die Elemente beschrieben, die den phasengezogenen Oszillator gemäß der Erfindung bilden. Der Oszillator 100 ist ein symmetrischer Multivibrator bekannter Bauart, in dem die zwei Basen durch die Spannung VS, die am Eingang 16 anliegt, so vorgespannt werden, daß sich die Frequenz entsprechend dieser Spannung ändert.The elements that make up the phase-locked oscillator according to the invention will now be described form. The oscillator 100 is a symmetrical multivibrator of known type in which the two Bases are biased by the voltage VS, which is applied to the input 16, that the frequency changes according to this voltage.

Bevor der Phasendiskriminator 110 beschrieben wird, soll noch die Dauer der Takt- und Nachrichtensignale genauer als in Verbindung mit der Fig. 1 definiert werden. Es war aus Gründen der Vereinfachung angenommen, daß diese Signale einen Formfaktor von 0,5 haben. Dieser Wert kann jedoch in der Praxis wegen des Phasenjitters kaum eingehalten werden, und der Phasendiskriminator ist deshalb so aufgebaut, daß er die Fehlersignale abgibt, unabhängig vom Formfaktor der angelegten Signale.Before the phase discriminator 110 is described, the duration of the clock and message signals should also be described more precisely than defined in connection with FIG. 1. It was for the sake of it For the sake of simplicity, assume that these signals have a shape factor of 0.5. However, this value can can hardly be observed in practice because of the phase jitter, and the phase discriminator is therefore constructed in such a way that it emits the error signals, regardless of the form factor of the signals applied.

In der F i g. 3 sind einige Signale dargestellt, die in dem Phasendiskriminator UO während einer Zeit von drei Rahmenperioden der Dauer T vorliegen. Diese Perioden sind mit T1, T2 und T3 bezeichnet. Ein in der Zeitlage T2 empfangenes Nachrichtensignal ist unter 3.1 dargestellt, und die durch den Oszillator 100 während der Zeitlagen T1, T2 und T3 abgegebenen Taktsignale sind unter 3.2 dargestellt. Alle diese Signale haben negative Polarität und eine Amplitude V. Ihre Dauer ist mit A0 für die Eingangssignale und mit A1 für die Taktsignale bezeichnet. Man kann weiterhin ableiten: B0 = T-A0 und B1 = T- A1. In FIG. 3 shows some signals which are present in the phase discriminator UO during a period of three frame periods of duration T. These periods are denoted by T 1 , T 2 and T 3. A message signal received in time slot T 2 is shown under 3.1, and the clock signals emitted by oscillator 100 during time slots T 1 , T 2 and T 3 are shown under 3.2. All of these signals have negative polarity and an amplitude V. Their duration is designated A 0 for the input signals and A 1 for the clock signals. One can further derive: B 0 = TA 0 and B 1 = T- A 1 .

Der Phasenwinkel zwischen den beiden Signalen ist mit φ und wird in Bruchteilen der Zeit T bezeichnet. Um Unklarheiten über sein Vorzeichen zu vermeiden, wird er immer im positiven Sinn gemessen und gibt die Zeitverzögerung der Vorderkante des Taktsignals gegenüber der VorderkanteThe phase angle between the two signals is φ and is denoted as a fraction of the time T. In order to avoid ambiguity about its sign, it is always measured in the positive sense and gives the time delay between the leading edge of the clock signal and the leading edge

ίο des Nachrichtensignals an.ίο of the message signal.

In F i g. 4 ist der Phasendiskriminator 110 dargestellt, der die UND-Schaltungen Ul, 112, die Inverter 113, 114 und die ODER-Schaltung 115 enthält. In der Zeichnung ist dabei ein UND-Kreis symbolisch als Kreis dargestellt, ein ODER-Kreis durch einen Kreis mit der Ziffer 1 und ein Inverter durch ein Quadrat. Ist C ein Nachrichtensignal von der Dauer A0, das am Eingang 11 anliegt, H ein Taktsignal von der Dauer A1, das am Eingang 12In Fig. 4 shows the phase discriminator 110, which contains the AND circuits U1, 112, the inverters 113, 114 and the OR circuit 115. In the drawing, an AND circle is symbolically represented as a circle, an OR circle by a circle with the number 1 and an inverter by a square. If C is a message signal of duration A 0 , which is present at input 11, H is a clock signal of duration A 1 , which is present at input 12

anliegt, und D das Signal, das am Ausgang 13 erscheint, dann erkennt man, daß der Kreis 110 die folgende logische Operation durchführt:is applied, and D is the signal that appears at output 13, then it can be seen that the circuit 110 is performing the following logical operation:

D = (CScTI)W(CScH).D = (CScTI) W (CScH).

Diese logische Operation kann man in einfacher Weise dadurch ausdrücken, daß der Diskriminator Signale nur dann abgibt, wenn nur eines der Signale vorliegt.This logical operation can be expressed in a simple manner in that the discriminator Only emits signals when only one of the signals is present.

30" In der Fig. 3 ist unter 3.3 das Ausgangssignal 13 dargestellt, das man erhält, wenn der Phasenwinkel zwischen dem Taktsignal und dem Nachrichtensignal so ist, wie er dem Diagramm 3.2 entspricht. Man sieht, daß der Diskriminator während der Zeitlagen T1 und T3 ein einzelnes Signal abgibt, während denen kein Nachrichtensignal vorliegt, und daß die Dauer dieses Signals^ beträgt. Andererseits gibt er zwei Signale während der Zeitlage T2 ab, während dem ein Nachrichtensignal vorliegt, und man sieht, daß die Gesamtdauer dieser zwei Signale30 "In Fig. 3 under 3.3 the output signal 13 is shown, which is obtained when the phase angle between the clock signal and the message signal is as it corresponds to diagram 3.2. It can be seen that the discriminator during the time slots T 1 and T 3 emits a single signal during which there is no message signal and that the duration of this signal is ^. On the other hand, it emits two signals during the time slot T 2 during which a message signal is present, and it can be seen that the total duration of these two signals

beträgt. Der in 3.2 dargestellte Phasenwinkel ist kleiner als T/2. Bei dem unter 3.4 dargestellten Diagramm der Taktsignale ist der Phasenwinkel größer als T/2, und man erhält für die Dauer dieses Ausgangssignals während der Zeitlage T2:amounts to. The phase angle shown in 3.2 is smaller than T / 2. In the diagram of the clock signals shown under 3.4, the phase angle is greater than T / 2, and one obtains for the duration of this output signal during the time slot T 2 :

Rechnet man jetzt DT für alle Phasenwinkel zwischen 0 und T, so stellt man fest, daß die Gesamtdauer der Ausgangssignale für einige Werte der Phasenwinkel konstant ist.If one now calculates DT for all phase angles between 0 and T, one finds that the total duration of the output signals is constant for some values of the phase angles.

In der F i g. 5 ist die Kurve DT = f (φ) dargestellt, und man sieht, daß diese Kurve durch vier gerade Linienelemente dargestellt ist und daß für Phasenwinkel zwischen 0 und A0 A1 und zwischen B1 und A0 der Wert von DT konstant ist. Wenn jedochIn FIG. 5 shows the curve D T = f (φ) , and it can be seen that this curve is represented by four straight line elements and that for phase angles between 0 and A 0 -A 1 and between B 1 and A 0 the value of D T is constant. But when

die beiden Signale gleich lang sind und einen Formfaktor von 0,5 haben, dann verschwinden diese Phasenwinkelzonen, in denen DT konstant ist, und die Kurve hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem maximalen Wert von DT entsprechend T.the two signals are of equal length and have a shape factor of 0.5, then these phase angle zones in which D T is constant disappear, and the curve has the shape of an isosceles triangle with a maximum value of D T corresponding to T.

Bezeichnet man mit Cp1 und φ2 die Phasenwinkel, bei denen das Ausgangssignal des Diskriminators, wenn ein Nachrichtensignal vorliegt, dem Ausgangs- Cp 1 and φ 2 denote the phase angles at which the output signal of the discriminator, if a message signal is present, corresponds to the output

signal gleich ist, wenn kein Signal vorliegt, dann erhält mansignal is the same, if there is no signal then receives man

φ1 A0Ii, \L·) φ 1 - A 0 Ii, \ L ·)

φ2 = Τ-Α1 + Α0/2. (2)φ 2 = 1 + Τ-Α Α 0/2. (2)

Diese Beziehungen gelten für A0 <C 2A1.
Die Signale in der F i g. 3 stellen einen besonderen Fall dar, der durch die zwei Ungleichungen
These relationships hold for A 0 <C 2A 1 .
The signals in FIG. 3 represent a special case caused by the two inequalities

A0 + A1 > T und A0 > A1 A 0 + A 1 > T and A 0 > A 1

festgelegt ist. Wenn man die drei anderen möglichen Kombinationen betrachtet, sieht man, daß sie Kurven von gleicher Form ergeben wie die in der Fig 3. Man sieht, daß jede dieser Kurven die Linie der Ordinate A1 in zwei Punkten schneidet, wennis fixed. Looking at the other three possible combinations, it can be seen that they give curves of the same shape as that in FIG. 3. It can be seen that each of these curves intersects the line of the ordinate A 1 at two points if

ist und daß unter diesen Bedingungen die Werte für φ± und φ2 jeweils durch die Gleichungen (1) und (2) gegeben sind. Man erkennt, daß diese Phasenwinkel diejenigen sind, bei denen die Vorder- oder Hinterkante des Taktimpulses mit der Mitte des Nachrichtensignals übereinstimmt.and that under these conditions the values for φ ± and φ 2 are given by equations (1) and (2), respectively. It can be seen that these phase angles are those at which the leading or trailing edge of the clock pulse coincides with the center of the message signal.

In der F i g. 6 ist eine andere Ausführungsmöglichkeit für den Phasendiskriminatorkreis dargestellt, der die UND-Schaltungen 116,117, die Inverter 118, 119 und die ODER-Schaltung 126 enthält. Dieser Diskriminator arbeitet nach der logischen FunktionIn FIG. 6 shows another embodiment for the phase discriminator circuit, which contains AND circuits 116, 117, inverters 118, 119 and OR circuit 126. This Discriminator works according to the logical function

D = (C &#)V(C &Ή). D = (C &#) V (C & Ή).

Man kann erkennen, daß dieser Diskriminator die gleichen Eigenschaften wie derjenige hat, der in Fig. 4 dargestellt ist.It can be seen that this discriminator has the same properties as the one used in Fig. 4 is shown.

Die Tiefpaßfilter 120^4 und 1205 sind identisch und vom ÄC-Typ. Fig. 7" stellt eine erste Ausfüh-Tungsmöglichkeit für ein solches Filter dar, das aus dem Widerstand 121 und dem Kondensator 122 besteht. In der Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit für ein solches Filter dargestellt. Dieses besteht aus den Widerständen 123, 124 und einem Kondensator 125.The low pass filters 120 ^ 4 and 1205 are identical and of the AC type. Fig. 7 ″ represents a first possible implementation represents such a filter, which consists of the resistor 121 and the capacitor 122. Another possible embodiment for such a filter is shown in FIG. 8. This consists of resistors 123, 124 and a capacitor 125.

In der F i g. 9 ist ein genauer Stromlaufplan des Differentialverstärkers 131 und des Integrationskreises 132 dargestellt, die den integrierenden Differentialverstärker bilden, der in F i g. 1 mit 130 bezeichnet wurde. Der Verstärker 131 enthält zwei Differentialverstärker mit komplementärer Symmetrie, die die Transistoren 133, 134 bzw. 135, 136 enthalten und die im nachfolgenden als linker Verstärker oder rechter Verstärker bezeichnet werden. Die Signale mit der Amplitude M und M0, die an den Ausgangsleitungen 14a und 14 & der Tiefpaßfilter auftreten, werden an die Eingangsanschlüsse angelegt, die die gleichen Bezugszeichen haben. Da die Transistoren im B-Betrieb arbeiten, sieht man bei Betrachtung der Figur, daß der erste von diesen Verstärkern bei M~>M0 und daß der zweite bei M<.M0 leitend ist. Beim linken Verstärker enthält die Last des Transistors 134 den Widerstand 137 und den Steuerkreis des Koppeltransistors 141 in gemeinsamer Emitterausbildung. Dieser Steuerkreis enthält einen Basisreihenwiderstand 139. Der rechte Verstärker ist ähnlich verbunden (Widerstände 138 bis 140) und steuert den Koppeltransistor 142. Die Kollektoren R und Q dieser Koppeltransistoren sind mit dem Kreis 132 verbunden, der die Lastwiderstände 143 und 144, den Integrationskondensator 145, den Entladewiderstand 149, die Diode 168 und. den Verstärker mit hohem Eingangswiderstand, der aus den Transistoren 146, 147 und dem Widerstand 148 besteht, enthält. Da die Koppeltransistoren 141 und 142 für den B-Betrieb vorgespannt sind, ist die Spannung, die an den Kondensator 145 (Punkt S') angelegt wird, entweder + V oder — V, abhängig davon, ob die Differentialspannung M-M0 positiv oder negativ ist. Aus Gründen der Vereinfachung wird angenommen,In FIG. 9, there is shown a detailed circuit diagram of the differential amplifier 131 and integration circuit 132 which make up the integrating differential amplifier shown in FIG. 1 was designated 130. The amplifier 131 contains two differential amplifiers with complementary symmetry, which contain the transistors 133, 134 and 135, 136 and which are referred to below as the left amplifier or the right amplifier. The signals with the amplitude M and M 0 appearing on the output lines 14a and 14 & of the low-pass filters are applied to the input terminals which have the same reference numerals. Since the transistors operate in B mode, when looking at the figure, one sees that the first of these amplifiers is conductive at M <> M 0 and that the second is conductive at M <.M 0. In the case of the amplifier on the left, the load of the transistor 134 contains the resistor 137 and the control circuit of the coupling transistor 141 in a common emitter configuration. This control circuit contains a base series resistor 139. The right amplifier is similarly connected (resistors 138 to 140) and controls the coupling transistor 142. The collectors R and Q of these coupling transistors are connected to the circuit 132, the load resistors 143 and 144, the integration capacitor 145, the discharge resistor 149, the diode 168 and. the high input resistance amplifier consisting of transistors 146, 147 and resistor 148 includes. Since coupling transistors 141 and 142 are biased for B operation, the voltage applied to capacitor 145 (point S ') is either + V or - V, depending on whether the differential voltage MM 0 is positive or negative . For the sake of simplicity it is assumed that

ίο daß die Ladung des Kondensators 145 linear ist. Dann stellt das Potential des Punktes S' das Zeitintegral der Spannung M-M0 dar, die Grenzen dieser Spannung Hegen bei + V und — V.
Bei der Betrachtung der F i g. 1 wurde festgestellt, daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers größer als 1 ist, und da er mit Spannungen zwischen + V und — V gespeist wird, ist sein Ausgang ebenfalls begrenzt zwischen diesen zwei Werten. Die Leitungen 17 und 18 sind mit den Leitungen verbunden, die in der F i g. 1 die gleichen Bezugszeichen haben, und der Widerstand 149 wird gebraucht als Entladewiderstand für den Kondensator 145, dessen Kapazität sehr groß sein kann.
ίο that the charge on capacitor 145 is linear. Then the potential of the point S 'represents the time integral of the voltage MM 0 , the limits of this voltage Hegen at + V and - V.
When looking at FIG. 1 it has been found that the gain of the amplifier is greater than 1, and since it is fed with voltages between + V and - V , its output is also limited between these two values. The lines 17 and 18 are connected to the lines shown in FIG. 1 have the same reference numerals, and the resistor 149 is used as a discharge resistor for the capacitor 145, the capacitance of which can be very large.

Es wird jetzt die Arbeitsweise der Fehlersignale in den Kreisen 110, 120,4, 1205, 131 und 132 genauer betrachtet.The mode of operation of the error signals in circuits 110, 120, 4, 1205, 131 and 132 will now be more precise considered.

Bei der Beschreibung der F i g. 3 und 5 hat sich ergeben, daß die Dauer DT der vom Diskriminator 110 während einer Zeitlage abgegebenen Signale von (A0-A1) bis (B0+B ^) schwankt, wenn ein Nachrichtensignal vorliegt, und daß die Dauer dem Wert A1 entspricht, wenn kein solches Signal vorliegt.In describing the FIG. 3 and 5 it has been found that the duration D T of the signals emitted by the discriminator 110 during a time slot fluctuates from (A 0 -A 1 ) to (B 0 + B ^) when a message signal is present, and that the duration corresponds to the value A corresponds to 1 when there is no such signal.

Wie in Fig. 1 unter lla und 12a dargestellt ist, haben die Eingangs- und Taktsignale erne Amplitude — V und der in Fig. 4 dargestellte Diskriminator 110 gibt ebenfalls Signale mit der Amplitude — V ab. Der mittlere Wert in einer Zeitlage T von einem Ausgangssignal der Dauer DT ist im absoluten Wert dann V ■ DT/T. Diese Signale werden an. V, the discriminator 110 and illustrated in Figure 4 are also signals having the amplitude - -. As shown in Figure 1 under lla and 12a shown, the input and clock signals have erne amplitude V ab. The mean value in a time slot T of an output signal of duration D T is then V · D T / T in the absolute value. These signals are on

das Tiefpaßfilter 120^4 angelegt, das ein Ausgangssignal 14 α abgibt, dessen Amplitude den Mittelwert des Eingangssignals über η aufeinanderfolgende Zeitlagen darstellt. Man erhält sothe low-pass filter 120 ^ 4 is applied, which emits an output signal 14 α, the amplitude of which represents the mean value of the input signal over η successive time slots. You get so

1. ein Signal der Amplitude M0 = — V · AJT, wenn kein Nachrichtensignal am Eingang 11 während der η Zeitlagen anliegt,1. a signal of amplitude M 0 = - V · AJT, if no message signal is present at input 11 during the η time slots,

2. ein Signal der Amplitude2. a signal of amplitude

M1'= -V- (2φ+ A1-A0)ITM 1 '= -V- (2φ + A 1 -A 0 ) IT

oder
M1"= -V ■ (2T -2φ + A0- A1)ZT,
or
M 1 "= -V ■ (2T -2φ + A 0 - A 1 ) ZT,

wenn η Nachrichtensignale während der η Zeitlagen empfangen werden und wenn der Phasenwinkel φ so ist, daß der Arbeitspunkt in einem der Teile der Kurve nach F i g. 5 mit positiver oder negativer Neigung liegt.if η message signals are received during the η time slots and if the phase angle φ is such that the operating point in one of the parts of the curve according to FIG. 5 has a positive or negative slope.

Bezeichnet man im allgemeinen mit H1 die Zahl der Zeitlagen, in denen eine Ziffer 1 an den Eingangsanschluß 11 angelegt ist, und mit n0 die Zahl der Zeitlagen, in denen eine Ziffer 0 empfangen wird (n = n0 + H1), dann ist der mittlere Wert des Ausgangssignals des Filters 120^In general, H 1 denotes the number of time slots in which a digit 1 is applied to input terminal 11, and n 0 denotes the number of time slots in which a digit 0 is received (n = n 0 + H 1 ), then the mean value of the output of the filter is 120 ^

M = (n0M0 + U1M1)In. M = (n 0 M 0 + U 1 M 1 ) In .

ίοίο

Dieses Signal M wird an den Eingang 14 a des Verstärkers 131 angelegt, der auf dem Eingang 14 b das Signal M0 erhält, das direkt vom Tiefpaßfilter 120 B abgegeben wird.This signal M is applied to the input 14 a of the amplifier 131, which receives the signal M 0 at the input 14 b , which is emitted directly from the low-pass filter 120 B.

Es soll jetzt der Ausdruck A=M- M0 betrachtet werden, der sowohl in Amplitude und Vorzeichen das Resultat der durch den Differentialverstärker ausgeführten Operation darstellt. Man erhältLet us now consider the expression A = M- M 0 , which represents the result of the operation carried out by the differential amplifier in terms of both amplitude and sign. You get

Δ = (KM0 + H1M1]Zn) -M0 = [U1In) (M1 - M0). Δ = (KM 0 + H 1 M 1 ] Zn) -M 0 = [U 1 In) (M 1 - M 0 ).

(3)(3)

Unabhängig vom Wert von U1 wird der Fehler Δ zu Null für M1 = M0, d. h. für die Werte der Phasenwinkel <px und φ2, die durch die Gleichungen (1) und (2) gegeben sind, die während der Betrachtung des Diskriminators 110 aufgestellt wurden.Regardless of the value of U 1 , the error Δ becomes zero for M 1 = M 0 , ie for the values of the phase angles <p x and φ 2 , which are given by equations (1) and (2), which are used during the consideration of the discriminator 110 were set up.

Ist jedoch M1 = M0, so stellen die Amplitude und das Vorzeichen dieses Fehlersignals die Amplituden und das Vorzeichen der Differenz zwischen den Signalen 11a und 12 a in bezug auf diese Werte ^1 und φ.ζ dar. Bei der Betrachtung der Gleichung (3) erkennt man weiterhin, daß die Amplitude des Fehlersignals proportional der mittleren Nachrichtendichte ist. Bei der Betrachtung der F i g. 1 ist bereits festgestellt worden, daß die Schleifenverstärkung hoch ist, und dieser Verstärkungsgrad wird so festgelegt, daß man ein arbeitsfähiges Fehlersignal für einen minimalen Wert von U1 (n± = 1) bekommt.However, if M 1 = M 0 , then the amplitude and the sign of this error signal represent the amplitudes and the sign of the difference between the signals 11a and 12a in relation to these values ^ 1 and φ. ζ . When considering equation (3) it can also be seen that the amplitude of the error signal is proportional to the mean message density. When looking at FIG. 1 it has already been determined that the loop gain is high, and this gain is determined in such a way that a working error signal is obtained for a minimum value of U 1 (n ± = 1).

Das Fehlersignal A, das ist das Signal, das an einem der Ausgänge R oder Q des Differentialverstärkers 131 (F i g. 1 und 9) erscheint, wird an den Integrator 132 angelegt, in dem es den Wert des Potentials am Punkt S in solch einer Richtung ändert, daß sich das Signal auslöscht.The error signal A, that is the signal which appears at one of the outputs R or Q of the differential amplifier 131 (Figs. 1 and 9), is applied to the integrator 132, in which it the value of the potential at point S in such one direction changes that the signal cancels.

Bei Δ = 0 sind die Signalella und 12a phasengezogen mit einem Phasenwinkel φ1 oder <p2.At Δ = 0, the Signalella and 12a are phase-drawn with a phase angle φ 1 or <p 2 .

Entsprechend der Änderung der Frequenz des Oszillators in bezug auf die Spannung VS (F i g. 2) entspricht nur einer dieser Phasenwinkel einem stabilen Arbeitspunkt. Hat man die in F i g. 2 gezeigte Charakteristik, und die Signale 12 und 13 haben eine negative Polarität, so entspricht der stabile Arbeitspunkt dem Phasenwinkel φν Corresponding to the change in the frequency of the oscillator with respect to the voltage VS (FIG. 2), only one of these phase angles corresponds to a stable operating point. If one has the in FIG. 2, and the signals 12 and 13 have a negative polarity, the stable operating point corresponds to the phase angle φ ν

In der F i g. 5 ist dargestellt, daß die Gesamtdauer D7 des vom Diskriminator 110 in Abhängigkeit vom Phasenwinkel zwischen den Signalen 11a und 12 a abgegebenen Signals zwischen 0 und T liegt. Wenn die zwei Signale nicht in einer festen Phasenbeziehung stehen, stellt die Abszisse ebenfalls die Zeitachse dar, auf der die Schwebungsperiode zwischen den zwei Signalen gemessen wird.In FIG. 5 shows that the total duration D 7 of the signal emitted by the discriminator 110 as a function of the phase angle between the signals 11a and 12a is between 0 and T. If the two signals are not in a fixed phase relationship, the abscissa also represents the time axis on which the beat period between the two signals is measured.

Wie man aus F i g. 5 erkennt, ist das Ausgangssignal aus dem Diskriminator 110 immer von gleicher Polarität, so daß es wie ein wechselndes Signal erscheint, das einer Gleichstromkomponente vom Wert M0 überlagert ist. Die Linie der niedrigsten Frequenz von diesem wechselnden Signal liegt dabei bei der Schwebungsfrequenz.As one can see from FIG. 5 recognizes, the output signal from the discriminator 110 is always of the same polarity, so that it appears like an alternating signal which is superimposed on a direct current component of the value M 0. The line of the lowest frequency of this alternating signal is at the beat frequency.

Diese Frequenz steigt an, wenn die Signale vom Synchronismus auswandern, und wenn sie größer wird als die Grenzfrequenz des Filters 120 v4, wird nur noch die Gleichstromkomponente mit der Amplitude M0 übertragen und A = O. Der Integrationskondensator 145 erhält jetzt keine Korrekturspannung mehr, so daß die Frequenz des Oszillators 100 der Frequenzwanderung nicht mehr folgen kann. Es ist deshalb notwendig, zu der Phasenkopplungsschleife noch eine Frequenzsynchronisierungsanordnung 150 vorzusehen, deren Stromlauf ebenfalls in der F i g. 9 dargestellt ist und die durch ein Signal geschaltet wird, das die Desynchronisation kennzeichnet. This frequency increases when the signals migrate from the synchronism, and when it becomes greater than the limit frequency of the filter 120 v4, only the direct current component with the amplitude M 0 and A = O is transmitted. The integration capacitor 145 now no longer receives a correction voltage, so that the frequency of the oscillator 100 can no longer follow the frequency migration. It is therefore necessary to provide a frequency synchronization arrangement 150 in addition to the phase coupling loop, the current flow of which is also shown in FIG. 9 and which is switched by a signal which characterizes the desynchronization.

Der Synchronisierungsfeststellungskreis gehört nicht zur Erfindung und kann auf verschiedene Weise aufgebaut werden. Man erkennt jedoch, daß das Signal am Ausgang 13 des Diskriminators 110 die Schwebungsfrequenz zwischen den Signalen darstellt und daß diese Information benutzt werden kann, um das Desynchronisierungssignal abzuleiten.The synchronization detection circuit does not belong to the invention and can refer to various Way to be built. It can be seen, however, that the signal at the output 13 of the discriminator 110 represents the beat frequency between the signals and that this information is used can to derive the desynchronization signal.

Im Ausführungsbeispiel ist ein positiver ImpulsIn the exemplary embodiment there is a positive pulse

auf der Basis von — V Volt mit einer Amplitude von zwei V und einer genügenden Dauer zur vollständigen Ladung des Integrationskondensators 145 (F i g. 9) über den Widerstand 149 als Desynchronisationssignal vorgesehen.on the basis of -V volts with an amplitude of two V and a sufficient duration to fully charge the integration capacitor 145 (FIG. 9) via the resistor 149 as a desynchronization signal.

Zur Vereinfachung der Darstellung ist in der Zeichnung angenommen, daß er durch einen Umschaltkontakt 170 erzeugt wird, der normalerweise in der Position α ist. Auf diese Weise wird eine Spannung — V an die Leitung 18 angelegt, und wenn dieser Umschalter in der Stellung b ist, und zwar während der Dauer eines Desynchronisationsimpulses, wird eine Spannung + V an diese Leitung angelegt.To simplify the illustration, it is assumed in the drawing that it is generated by a changeover contact 170 which is normally in the position α . In this way a voltage - V is applied to line 18, and when this changeover switch is in position b for the duration of a desynchronization pulse, a voltage + V is applied to this line.

Der Frequenzsynchronisierungskreis wird durchThe frequency synchronization circuit is through

eine Flip-Flop-Schaltung gebildet, die die pnp-Transistoren 151,152, die Kollektorwiderstände 153,154, die Speisebrücken 155, 156 und 157 für den Transistor 151, und 158, 159 und 160 für den Transistor 152, die Rückkopplungsdioden 163, 164, die Entkopplungsdioden 165, 166 für den Steuerkreis und die Entkopplungsdiode 167 für den Ausgangskreis enthält. Die Entkopplungsdiode 167 kann, wie in der Figur dargestellt, nur eine einzige Diode sein, oder mehrere identische Dioden sind in Reihe geschaltet. Die Kondensatoren 161 und 162, die parallel zu den Widerständen 156 bzw. 159 liegen, sind gebraucht, wie es allgemein bekannt ist, um die Speicherzeit der Transistoren, die durch Sättigung arbeiten, zu verkürzen. a flip-flop circuit is formed which contains the pnp transistors 151,152, the collector resistors 153,154, the feed bridges 155, 156 and 157 for the transistor 151, and 158, 159 and 160 for the transistor 152, the feedback diodes 163, 164, the decoupling diodes 165, 166 for the control circuit and contains the decoupling diode 167 for the output circuit. The decoupling diode 167 can, as in FIG Figure shown, only a single diode, or several identical diodes are connected in series. The capacitors 161 and 162, which are parallel to the resistors 156 and 159, respectively, are used, as it is well known to shorten the storage time of the transistors working through saturation.

Die Arbeitsweise einer solchen Flip-Flop-Schaltung ist allgemein bekannt und soll deshalb nicht beschrieben werden.The mode of operation of such a flip-flop circuit is generally known and should therefore not be used to be discribed.

Wenn ein Signal mit positiver Polarität an einem der Eingangsanschlüsse 17 oder 18 der Flip-Flop-Schaltung angelegt wird, so wird der entsprechende Transistor gesperrt mit einer Kollektorspannung von — V Volt und der andere Transistor gesättigt. Wenn der Oszillator phasengezogen ist, dann ist der Transistor 141 gesperrt oder gesättigt entsprechend dem Zeichen der Fehlerspannung A, so daß der Transistor 151 gesperrt ist und der Transistor 152 gesättigt. Unter diesen Bedingungen fließt kein Strom durch die Diode 167, deren Anode auf einem Potential von — V liegt und deshalb negativer ist als das Potential an der Kathode (Signal M0 = V- A1]T). Die Diode 166 ist gesperrt, wenn der Schalter 170 in der Stellung A ist.When a signal with a positive polarity on one of the input terminals 17 or 18 of the flip-flop circuit is applied, the corresponding transistor is turned with a collector voltage of - V volts and the other transistor is saturated. When the oscillator is pulled in phase, transistor 141 is blocked or saturated corresponding to the sign of the error voltage A, so that transistor 151 is blocked and transistor 152 is saturated. Under these conditions, no current flows through the diode 167, the anode of which is at a potential of −V and is therefore more negative than the potential at the cathode (signal M 0 = V − A 1 ] T). The diode 166 is blocked when the switch 170 is in position A.

Andererseits ist die Diode 165 leitend, wenn der Transistor 141 des Verstärkers 131 leitend ist oder wenn das Potential an dem Punkt S' genügend positiv ist, so daß die Basisspannung des Transistors 151 positiver wird. Daraus ergeben sich jedoch keine Nachteile, da dieser Transistor gesperrt sein muß.On the other hand, the diode 165 is conductive when the transistor 141 of the amplifier 131 is conductive or when the potential at the point S 'is sufficiently positive that the base voltage of the transistor 151 becomes more positive. However, this does not result in any disadvantages, since this transistor must be blocked.

Wenn der positive Desynchronisierungsimpuls anWhen the positive desynchronization pulse is on

die Leitung 18 angelegt wird, läßt er die Diode 168 leitend werden und veranlaßt die Aufladung des In-the line 18 is applied, it makes the diode 168 conductive and causes the charging of the in-

609 590/343609 590/343

tegrationskondensators 145 auf den Wert + V über den Widerstand 149, so daß die Frequenz des Oszillators 100 (Fig. 1 und 2) auf den WertZ1 gebracht wird. Dieses Signal läßt ebenfalls die Diode 166 leitend werden und steuert den Wechsel des Zustandes vom Flip-Flop 150. Der Transistor 152 wird gesperrt und der Transistor 151 gesättigt mit einer Kollektorspannung von ex Volt, wenn ex die Sättigungsspannung dieses Transistors bezeichnet. Da das Signal am Eingang 14 δ einen Wert M0 hat, der negativer ist als — ev wird das Entkopplungselement 167 leitend, und dieser Eingang wird auf ein negatives Potential der Amplitude Vd- ex + me2 gebracht, wenn e2 den Spannungsabfall in einer Diode und m die Zahl der Dioden darstellt, die dieses Element 167 bilden. Dieser Wert kann gleichsam in die Ordinate der Kurve der Fig. 5 gebracht werden, indem man ihn in eine äquivalente Dauer TIVVd umwandelt. integration capacitor 145 to the value + V through the resistor 149, so that the frequency of the oscillator 100 (Fig. 1 and 2) is brought to the value Z 1 . This signal also makes the diode 166 conductive and controls the change in the state of the flip-flop 150. The transistor 152 is blocked and the transistor 151 is saturated with a collector voltage of e x volts, when e x denotes the saturation voltage of this transistor. Since the signal at input 14 δ has a value M 0 which is more negative than - e v , the decoupling element 167 becomes conductive, and this input is brought to a negative potential of amplitude Vd-e x + me 2 when e 2 is the voltage drop in a diode and m represents the number of diodes making up this element 167. This value can, as it were, be brought into the ordinate of the curve in FIG. 5 by converting it into an equivalent duration TIVVd.

Da das am Eingang 14 α anliegende Signal eine AmplitudeSince the signal present at the input 14 α has an amplitude

M0= -V-A1IT M 0 = -VA 1 IT

hat, wenn der Oszillator desynchronisiert ist, erkennt man, daß der rechte Verstärker im Kreis 131 leitend ist und daß der Punkt S auf das Potential — V gebracht wird. Diese an den auf die Spannung + V Volt geladenen Integrationskondensatoren gebrachte Spannung bringt deshalb die Ladung auf den Wert — FVoIt, so daß der Oszillator 100 (Fig. 1) den Frequenzbereich von Z1 bis Z2 überstreicht.when the oscillator is desynchronized, it can be seen that the right amplifier in circle 131 is conducting and that point S is brought to the potential - V. This voltage applied to the integration capacitors charged to the voltage + V volts therefore brings the charge to the value - FVoIt, so that the oscillator 100 (FIG. 1) sweeps the frequency range from Z 1 to Z 2.

Wie schon oben festgestellt ist, unterscheidet sich die Amplitude des Signals am Eingang 14 a nur gering vom Wert M0, solange die Schwebungsfrequenz hoch ist.As already stated above, the amplitude of the signal at the input 14a differs only slightly from the value M 0 as long as the beat frequency is high.

Wird andererseits die Schwebungsfrequenz genügend klein, so daß sie durch das Tiefpaßfilter 120^4 übertragen wird, so schwankt das Signal am Ausgangspunkt 14a zwischen den WertenOn the other hand, if the beat frequency becomes sufficiently small that it can pass through the low-pass filter 120 ^ 4 is transmitted, the signal at the starting point 14a fluctuates between the values

(-VIT) (A0 -A1) und (-VIT)(B0 +BJ. ' (-VIT) (A 0 -A 1 ) and (-VIT) (B 0 + BJ. '

Hat man nun η so gewählt, daß
(VIT) (A0-A1
If one has now chosen η so that
(VIT) (A 0 -A 1

ist, dann wird der linke Verstärker des Kreises 131 leitend, und am Ausgang R erscheint ein positives Signal. Dieses Signal steuert über die Diode 165 einen Zustandswechsel im Flip-Flop 150, in dem jetzt der Transistor 151 gesperrt und der Transistor gesättigt wird. Man sieht, daß jetzt wieder der ursprüngliche Zustand besteht. Die Diode 167 ist gesperrt, und der Eingang 14 & empfängt das Signal M0.is, then the left amplifier of the circuit 131 is conductive, and at the output R appears a positive signal. This signal controls a change of state in the flip-flop 150 via the diode 165, in which the transistor 151 is now blocked and the transistor is saturated. You can see that the original state now exists again. The diode 167 is blocked and the input 14 & receives the signal M 0 .

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Phasengezogener Oszillator zur Verwendung in Regenerativ-Verstärkern für PCM-Übertragungssysteme, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (lla) und ein örtlich erzeugtes Taktsignal (12 a) in einem Phasendiskriminator (110) verglichen und dann über •einen Tiefpaß (120A) geführt werden, der ein Signal (14 a) abgibt, dessen Amplitude (M) proportional der mittleren Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen (lla, 12a) ist, und daß dieses Signal (14 a) und ein den Mittelwert der Taktsignale darstellendes Signal (14 b) mit der Amplitude (M0) an einen integrierenden Differentialverstärker (130) angelegt wird, dessen Ausgangssignal (S, 16) die Frequenz des das Taktsignal erzeugenden Oszillators (100) steuert, und daß eine Frequenzsynchronisierungsanordnung (150) vorgesehen ist, die dann arbeitet, wenn in an sich bekannter Weise eine Desynchronisierung festgestellt wird, und die an ihrem einen Ausgang (18) ein Signal von der Dauer des Desynchronisierungsimpulses und an ihrem anderen Ausgang (14 b) ein andauerndes Signal derart abgibt, daß der beim Überschreiten einer vorgegebenen Phasenabweichung nicht mehr phasengezogene Oszillator (100) von einer Grenzfrequenz (Z1) bis zur anderen Grenzfrequenz (Z2) steuerbar und beim Erreichen der empfangenen Frequenz wieder phasenregelbar wird.Phase-pulled oscillator for use in regenerative amplifiers for PCM transmission systems, characterized in that the input signal (lla) and a locally generated clock signal (12 a) are compared in a phase discriminator (110) and then passed through a low-pass filter (120A) , which emits a signal (14 a), the amplitude (M) of which is proportional to the mean phase difference between the two signals (11a, 12a), and that this signal (14 a) and a signal (14 b) representing the mean value of the clock signals of the amplitude (M 0 ) is applied to an integrating differential amplifier (130), the output signal (S, 16) of which controls the frequency of the oscillator (100) generating the clock signal, and that a frequency synchronization arrangement (150) is provided which operates when a desynchronization is determined in a manner known per se, and at its one output (18) a signal of the duration of the desynchronization pulse and at its other Output (14 b) emits a continuous signal in such a way that the oscillator (100), which is no longer phase-drawn when a predetermined phase deviation is exceeded, can be controlled from one cutoff frequency (Z 1 ) to the other cutoff frequency (Z 2 ) and can be phase-regulated again when the received frequency is reached . Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 590/3« 7.66 © Bundesdruckerei Berlin609 590/3 «7.66 © Bundesdruckerei Berlin
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